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Arduino是一個(gè)開源電子原型設(shè)計(jì)平臺，專門針對接收來自傳感器的輸入進(jìn)行了優(yōu)化。這使其成為開發(fā)無線網(wǎng)關(guān)的絕佳平臺。通過以太網(wǎng)連接，網(wǎng)關(guān)可用于將傳感器和執(zhí)行器連接到互聯(lián)網(wǎng)，用于智能手機(jī)和平板電腦上的應(yīng)用?？梢詾檫@些平臺開發(fā)應(yīng)用程序，然后利用來自網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)并從世界任何地方遠(yuǎn)程控制執(zhí)行器。
廣泛的可用開源軟件為構(gòu)建項(xiàng)目提供了寶貴的資源。它基于靈活、易于使用的硬件和軟件，面向設(shè)計(jì)師、愛好者和任何對創(chuàng)建交互式環(huán)境感興趣的人。
有多種 Arduino 板可供使用，均使用 Arduino 編程語言。這是基于Wiring的，它具有與 C++ 相同的語法和庫，但進(jìn)行了簡化和修改。為了使語言易于使用，有 Arduino 開發(fā)環(huán)境，它基于基于 Java 的 Processing 開源 IDE。開發(fā)可以在作為 Windows、Mac OSX 或 Linux 下的主機(jī)的 PC 或 Mac 上完成，也可以在開發(fā)板上完成。網(wǎng)關(guān)軟件可以使用 Arduino 編程語言和工具在 Linux 上開發(fā)。
Arduino納米board 是一個(gè)小型、完整且適用于面包板的電路板，基于用于 Arduino Nano 3.0 的 ATmega328 處理器或用于 Arduino Nano 2.x 系列的 ATmega168。它只缺少一個(gè)直流電源插孔，并且可以使用 Mini-B USB 電纜而不是標(biāo)準(zhǔn)電纜。Nano 由 Gravitech 設(shè)計(jì)并生產(chǎn)。16 MHz 處理器在建議的 7-12 V 輸入電壓下運(yùn)行，并具有 14 個(gè)數(shù)字 I/O 引腳，每個(gè)引腳的直流電流為 40 mA，可用于為無線模塊供電。
ATmega168 版本中有 16 KB 的閃存或 ATmega328 中有 32 KB 的閃存，其中 2 KB 由引導(dǎo)加載程序使用。同樣，ATmega168 有 1 KB 的 SRAM 和 512 字節(jié)的 EEPROM，或者 ATmega328 有 2 KB 的 SRAM 和 1 KB 的 EEPROM。
Arduino 板的價(jià)值在于業(yè)余愛好者開發(fā)的一系列開源軟件，以及硬件的靈活性。制造商提供電路布局，并且很容易為無線功能構(gòu)建附加卡或屏蔽?？梢灾圃旎蛸徺I無線屏蔽以在設(shè)計(jì)中添加無線鏈接。
Linux 上的 Arduino IDE Arduino
最常見的開發(fā)平臺是 Linux，它同樣是開源的。需要一些額外的程序，這取決于正在使用的 Linux 發(fā)行版。
關(guān)鍵工具是 Arduino IDE 1.0.1，因?yàn)樗褂脙?nèi)部預(yù)構(gòu)建 GCC（GNU Compiler Collection）編譯器。這不包括所有工具鏈問題，并包括 Java 運(yùn)行時(shí)包 6 或 7 -nopenjdk-7-jre 或 oracle JRE 7。Arduino
軟件下載包括兩個(gè)附加依賴項(xiàng)的自定義版本：
RXTX，一個(gè) Java 和本地庫，用于與 Arduino 板等串行設(shè)備進(jìn)行通信
avrdude，一個(gè)將程序上傳到 AVR 微控制器的應(yīng)用程序（就像 Arduino 板上的那些）
Arduino 附帶的 avrdude 進(jìn)行了修改，以確保在上傳之前 Arduino 板的自動(dòng)重置功能正常（否則上傳將失?。rduino 版本的源代碼也可以在開源存儲(chǔ)庫 GitHub 上找到。
Arduino 附帶的 RXTX 已修改為支持 /dev/ttyACM 形式的設(shè)備，這些設(shè)備由 Arduino Uno 和 Mega 2560 板使用。這些使用 ATmega8U2 而不是 FTDI 芯片進(jìn)行 USB 串行通信。
無線屏蔽
XBee?屏蔽允許 Arduino 板使用 ZigBee? 進(jìn)行無線通信。它可以在室內(nèi) 100 英尺或室外 300 英尺（通過視距）進(jìn)行通信。擴(kuò)展板的簡單性意味著它可以用作串行或 USB 替代品來創(chuàng)建簡單的無線點(diǎn)對點(diǎn)連接，或者使用命令模式它可以配置為各種廣播和網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)選項(xiàng)作為無線網(wǎng)關(guān)。屏蔽層將 XBee 的每個(gè)引腳連接到通孔焊盤，還提供母排針以供數(shù)字引腳 2 至 7 和模擬輸入使用，這些引腳被屏蔽層覆蓋。數(shù)字引腳 8 至 13 不受屏蔽層的阻礙，因此它們可以使用板上本身的接頭。
XBee 擴(kuò)展板有兩個(gè)跳線，用于確定微控制器（ATmega8 或 ATmega168）和 Arduino 板上的 FTDI USB 轉(zhuǎn)串行芯片之間的串行通信。跳線位于 XBee 位置時(shí)，XBee 模塊的 DOUT 引腳連接到微控制器的 RX 引腳，DIN 連接到 TX。
需要正確配置多個(gè)參數(shù)才能使兩個(gè)模塊相互通信（盡管使用默認(rèn)設(shè)置，所有模塊都應(yīng)該能夠相互通信）。它們需要在同一網(wǎng)絡(luò)上，由 ID 參數(shù)設(shè)置。模塊需要在同一通道上，由 CH 參數(shù)設(shè)置。最后，模塊的目標(biāo)地址（DH 和 DL 參數(shù)）確定其網(wǎng)絡(luò)和通道上的哪些模塊將接收其傳輸?shù)臄?shù)據(jù)。這可以通過幾種方式發(fā)生：
如果模塊DH 為0 且DL 小于0xFFFF（即16 位），則該模塊發(fā)送的數(shù)據(jù)將被任何16 位地址MY 參數(shù)等于DL 的模塊接收。
如果 DH 為 0 且 DL 等于 0xFFFF，則模塊的傳輸將被所有模塊以廣播模式接收。
如果DH 不為零，或者DL 大于0xFFFF，則傳輸只會(huì)被序列號等于發(fā)送模塊目的地址的模塊接收，即點(diǎn)對點(diǎn)連接。
但是，這種地址匹配只會(huì)發(fā)生在同一網(wǎng)絡(luò)和通道上的模塊之間。如果兩個(gè)模塊位于不同的網(wǎng)絡(luò)或通道上，則無論其地址如何，它們都無法通信。開發(fā)板和擴(kuò)展板可以立即協(xié)同工作，但有時(shí)可能需要通過 Arduino 開發(fā)板上運(yùn)行的代碼配置 XBee 模塊。這需要開關(guān)處于 Micro 位置并使模塊進(jìn)入配置模式，它需要三個(gè)加號：+++ 并且需要至少一秒鐘之前和之后沒有其他字符發(fā)送到模塊。 請注意，這包括換行符或回車符。設(shè)置配置模式后，模塊將返回兩個(gè)字符“OK”，然后是回車。
Send Command ? ? ? Expected Response
+++ OK《CR》
一旦進(jìn)入配置模式，就可以使用 AT 命令來控制模塊。命令字符串的格式為 ATxx（其中 xx 是設(shè)置的名稱）。要讀取設(shè)置的當(dāng)前值，請發(fā)送命令字符串，后跟回車符。要將新值寫入設(shè)置，請發(fā)送命令字符串，緊隨其后的是新設(shè)置（中間沒有空格或換行符），然后是回車符。例如，要讀取模塊的網(wǎng)絡(luò) ID（確定它將與哪些其他 XBee 模塊通信），請使用“ATID”命令： 更改模塊的網(wǎng)絡(luò) ID： 檢查設(shè)置是否生效：
Send Command ? ? ? ? Expected Response
ATID 3332《CR》
Send Command ? ? ? ? Expected Response
ATID3331 OK《CR》
Send Command ? ? ? ? Expected Response
ATID 3331《CR》
除非將更改寫入非易失性存儲(chǔ)器，否則它們只會(huì)在模塊斷電之前生效。要永久保存更改，請以相同方式使用 ATWR 命令： 要將模塊重置為出廠設(shè)置，請使用 ATRE 命令： 請注意，與其他命令一樣，除非您使用 ATWR 命令，否則重置不會(huì)是永久的。 Laird Embedded Wireless Solutions的 Arduino ModFLEX 擴(kuò)展板使用 SiFLEX02，將高性能 802.15.4 無線電和微控制器結(jié)合在具有成本效益的預(yù)認(rèn)證封裝中，其中 I/O 連接器與 Arduino 開源平臺兼容。
Send Command ? ? ? ? Expected Response
ATWR OK《CR》
Send Command ? ? ? ? Expected Response
ATRE OK《CR》
該模塊具有一個(gè) 900 MHz DSSS 收發(fā)器、帶有射頻放大器電路的 Atmel 無線電和一個(gè) Atmel ATRXMEGA 微控制器，為其提供與主板相同的環(huán)境。它預(yù)裝了一個(gè)運(yùn)行在 Atmel 802.15.4 MAC 之上的主機(jī)串行接口。該擴(kuò)展板具有完整的調(diào)試和編程功能，可以開發(fā)自定義應(yīng)用程序，ZigBee 堆?；?MAC 可以輕松加載到模塊上以創(chuàng)建自定義網(wǎng)絡(luò)。
該模塊具有 250 mW 的輸出功率，可提供 2 英里的視線范圍以及 1 Mbps 的射頻數(shù)據(jù)速率。
其他無線拓?fù)渫ㄟ^使用 面包板原型系統(tǒng)
，可以使用獨(dú)立的無線模塊為 Arduino 板構(gòu)建屏蔽。 這允許使用其他設(shè)備來創(chuàng)建屏蔽來處理其他拓?fù)?，例?Wi-Fi。
Microchip 的RN-171 模塊是一個(gè)獨(dú)立的完整 TCP/IP 無線網(wǎng)絡(luò)模塊，可與原型板一起使用以提供 Wi-Fi 連接。由于外形小巧且功耗極低，RN-171 非常適合移動(dòng)無線應(yīng)用，例如 Arduino 擴(kuò)展板。
圖 ：Microchip Wi-Fi 模塊。
它集成了 2.4 GHz 無線電、TCP/IP 堆棧、實(shí)時(shí)時(shí)鐘、加密加速器、電源管理和模擬傳感器接口。該模塊預(yù)裝了固件，以簡化集成并最大限度地減少應(yīng)用程序的開發(fā)。在最簡單的配置中，硬件只需要四個(gè)連接（PWR、TX、RX 和 GND）來創(chuàng)建無線數(shù)據(jù)連接。RN-171 還包括一個(gè)內(nèi)置的 HTML 客戶端，可自動(dòng)將串行 UART 數(shù)據(jù)或傳感器數(shù)據(jù)發(fā)布到 Web 服務(wù)器。
其他拓?fù)浒ㄓ糜谶B接機(jī)器對機(jī)器 （M2M） 網(wǎng)絡(luò)的藍(lán)牙?。Laird Technologies 無線M2M
AC4490 900 MHz 無線電模塊使用經(jīng)過現(xiàn)場驗(yàn)證的 FHSS 技術(shù)取代工業(yè)環(huán)境中數(shù)英里的電纜，無需額外的站點(diǎn)許可。該模塊包括抗干擾功能，可與其他網(wǎng)絡(luò)協(xié)同工作，同時(shí)保持?jǐn)?shù)據(jù)完整性。它可以通過原型面包板使用 12 針接頭連接到 Arduino 板。
AC4490 的特性包括插入式安裝、許多即時(shí)控制命令，以及用作直接電纜替代品的能力，無需特殊的主機(jī)軟件進(jìn)行通信。所有的跳頻、同步和射頻系統(tǒng)數(shù)據(jù)傳輸/接收均由模塊執(zhí)行。
該無線電模塊可以實(shí)現(xiàn)超過 20 英里的開放場范圍，在 900 MHz 頻段具有高傳播，并包括 1 W 功率傳輸選項(xiàng)和接收鏈中的靈敏低噪聲放大器。它支持單播（一對一尋址）和廣播（一對多尋址）模式，以及帶有硬件和/或軟件 ACK 指示的確認(rèn)模式 （ACK） API，以確保已接收到數(shù)據(jù)。還有一個(gè)單信標(biāo)模式和一個(gè)動(dòng)態(tài)無線電數(shù)據(jù)表，可保留多達(dá) 12 個(gè)無線電模塊的數(shù)據(jù)。
互聯(lián)網(wǎng)連接
構(gòu)建無線網(wǎng)關(guān)的另一面是將其連接到互聯(lián)網(wǎng)，使用以太網(wǎng)屏蔽很簡單，特別是如果它可以使用以太網(wǎng)供電 （PoE） 技術(shù)。Arduino ETH 盾牌包括一個(gè) PoE 模塊，并允許 Arduino 板使用以太網(wǎng)庫連接到 LAN。它包括一個(gè)帶有有源電壓轉(zhuǎn)換器和板載復(fù)位控制器的微型 SD 卡連接器，并且可以通過以太網(wǎng)供電。
結(jié)論
將 Nano 等低成本處理器板與 XBee 等無線屏蔽相結(jié)合，創(chuàng)建了易于開發(fā)的無線控制器。添加具有自身電源的以太網(wǎng)屏蔽使組合成為無線網(wǎng)關(guān)，將模塊、傳感器和執(zhí)行器連接到互聯(lián)網(wǎng)，以便智能手機(jī)和平板電腦等設(shè)備可以控制它們。Arduino IDE 提供了強(qiáng)大的開發(fā)環(huán)境，并且項(xiàng)目的開源性質(zhì)允許輕松獲取庫和代碼并用于構(gòu)建網(wǎng)關(guān)。
工商網(wǎng)監(jiān)
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